A proximité d’une paroi solide, la turbulence acquiert des propriétés extrêmes qui s’éloignent très largement des hypothèses sur lesquelles les modèles classiques s’appuient. Elle tend en particulier vers un état à deux composantes, dû à l’effet non-local de blocage par la paroi.
C’est pourquoi j’ai développé depuis 2002 (Manceau & Hanjalic, 2002 ; Thielen et al., 2005 ; Manceau, 2015) une approche, la pondération elliptique (elliptic blending, EB), très largement inspirée de la relaxation elliptique proposée par Durbin, dont elle garde l’essentiel des bonnes propriétés, tout en supprimant ses défauts principaux (une seule équation supplémentaire au lieu de 6, et surtout, suppression des instabilités numériques dues aux conditions aux limites), de manière à disposer d’un modèle utilisable en configuration industrielle.
Ce modèle, appelé EB-RSM, est disponible depuis de nombreuses années dans la version standard du code open-source Code_Saturne, développé par EDF. Il est également implanté dans le code commercial STAR-CCM+ depuis la version 10.02. Il a aussi été implanté par différentes équipes dans OpenFOAM, par exemple par Ashton et Stoellinger (2016). Dans le cadre de nos collaborations avec l’ONERA et Dassault Aviation, le modèle est désormais également disponible dans leurs codes respectifs CEDRE et AETHER. Enfin, il est implanté dans le code commercial EZNSS développé par l’entreprise ISCFDC (Israeli CFD Center).
Modélisation des flux thermiques turbulents
Écoulement dans une pin matrix à Re = 10 000. Vitesse moyenne longitudinale (m/s) dans le plan milieu z = D . D’après Benhamadouche et al. (2020).
Influence des propriétés physiques variables
EB-RSM. Écoulement dans un canal horizontal différentiellement chauffé (receveur solaire) pour des ratios de température aux parois T1/T2 entre 1 et 9. Profils de vitesse moyenne longitudinale en unités de paroi. D’après Serra et al. (2021).
Modélisation au second ordre des flux thermiques turbulents pour tout type de conditions aux limites en paroi
Modèle EB-DFM. Écoulement en canal avec transferts thermiques conjugués. Profils de la variance de température et de sa dissipation. D’après Mangeon et al. (2020).
Couches limites avec gradients de pression adverse
Coefficient de pression autour d’une aile d’avion à Re=30×106. Comparaison du modèle EB-RSM et du modèle EB-RSM sensibilisé aux gradients de pression par l’introduction d’un terme de diffusion par la pression dans l’équation de la dissipation. D’après Sporschill (thèse, 2021); voir aussi Sporschill et al. (2021).
Parois multi-perforées (effusion cooling)
Modèle EB-RSM. Écoulement au dessus d’une paroi multi-perforée (Laroche et al., 2020) à 10 rangées de 9 trous avec gyration à 90°. Isocontours de température au niveau des rangées 1, 2 et 3. D’après Mastrippolito et al. (2021).
